中国粉体网讯 2021年12月3日，一家名不见经传的印度电池研发公司Saturnose发布了增强型铝离子（Enhanced Altered Aluminum Ion，简称 Ea2I）电池，并计划推出固态可充电铝离子电池，预计将于2022年实现商业化。
Ea2I铝离子电池与当下锂离子电池对比（来源：Saturnose）
对此，小编特意去Saturnose官网偷瞄了一眼，就从官网参数来看，Ea2I与其说是铝电池，倒不如说是大号铝电容。从Saturnose官网公布的Ea2I铝离子电池与当下主流锂离子电池对比表来看，无论是造价、循环寿命、电池能量密度，Ea2I铝离子电池对锂离子电池都是阿威十八式地吊打，而且是全活不打折的那种。
关于铝离子电池
当下研究的铝离子电池的工作原理是金属铝负极和电解质之间发生的金属铝的沉积和溶解过程以及在电解质和正极材料之间同时发生的氯铝酸根离子或Al3+的嵌入和脱出反应。
铝用作电极可以追溯到1855年，Hulot使用铝作为Zn(Hg)/H2SO4/Al电池的阴极。
铝金属首次作为电池的阳极是1857年报道的Al/HNO3/C电池。
20世纪50年代出现了可实用的Leclanche型干电池(Al/MnO2)，但此时的铝电池依然是一次电池，不能进行多次充放电循环。
1972年，Holleck使用NaCl-KCl-AlCl3熔盐作为电解液在Al/Cl2电池结构中实现了可逆反应，但由于该电解液需要较高的温度而很难实用化，因此寻找合适的铝离子电池电解液成为这一时期的研究重点。
1984年，室温离子液体成功运用于铝的电化学反应中，在消除铝金属表面氧化层的同时实现了铝的沉积和溶解。
2011年，Jayaprakash等使用AlCl3/［EMIM］Cl离子液体作为电解液，V2O5作为电池正极，铝箔作为电池负极组装了铝离子电池，并实现了20圈的循环。
“一分钟充满电”的新型铝离子电池（来源：Lin M C,Gong M,Lu B,etal.Anultrafastrechargeablealuminium-ionbattery）
2015年Lin等使用热解石墨和气相沉积制备的石墨烯等为正极，在AlCl3/［EMIM］Cl电解液中实现了稳定的铝-石墨电池，代表了铝离子电池领域的一个重大突破。
目前，大多数铝离子电池的工作都基于室温离子液体电解液，而常用的电解液为成本较高，对水和空气都较为敏感的室温熔盐离子液体。电解液腐蚀集流体、电池壳等问题尚未解决，加上其较高的成本限制了商业化的应用。
就在锂电池中日韩三足鼎立的局面下，固态电池中日韩欧美紧张布局的背景下。Saturnose的高明之处在于完美实现二级跳，在莫迪老仙，法力无边的加持下，成功的越过锂离子和电解液，直接狙击铝离子+固态电解质，而且豪言将于2022年实现商业化。
关于Saturnose
Saturnose成立于2021年4月，是的，今年4月。
Saturnose的Ea2I电池最初由沙特阿拉伯的Dana风投基金提供两轮种子基金支持，五年来一直在“秘密”研发，学术研究在两大洲进行协同（美国注册，印度团队组建）。
在Saturnose之前，斯坦福大学和澳大利亚石墨烯制造集团（GMG）已经发布了铝离子电池化学研究，而Saturnose本身也承认其研究受上述两位的成果启发。
要说启发，在2017年的时候，我国浙江大学的科研工作者们也研发出了一种“铝-石墨烯电池”。该电池经历25万次充电-放电循环，充放电效率仍高达91%，容量损失很小；实验室数据下1.1秒就能充满电；低温至零下40℃，铝-石墨烯电池仍能稳定充放电1000次；高温至120℃，稳定充放电45000次；即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸；该电池还有很好的柔性，在1000次弯折后容量完全保持。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向，只是中国是三哥永远的痛，三哥不愿意承认我国的优秀。
Saturnose的Ea2I电池的商业化得到了印度政府以及Sanmina公司的商业发展副总裁Debasish Choudhury的支持。
他们计划在印度建立一家电池工厂，以回报该国在电池化学领域投入的深厚学术和发展资源。此外，Saturnose计划在其主要的电池研究中心——印度理工学院德里分校建立自己的技术中心，并与德国的THM Fraunhofer合作。
你笑三哥太疯癫，三哥笑你看不穿
Saturnose是如何做到如此高性能指标还能够在明年量产的呢？或许来看看它的官网就可以了解一二。
最下方净功率一栏，700Km？
最左边的应该是电池电量描述，单位是kWh？
充电平均1C，最大3C，如何12分钟完成150kWh充电？
对正负极材料的描述中都多了其他宣传文案中提都没提过的硅？
这个铌一会说有，一会说未来会有？
以上的小BUG在Saturnose官网还有很多，就不一一列举了。
此外，关于Ea2I电池还有个问题就是电极材料石墨烯。众所周知，石墨烯是个好东西但就是贵，如果Ea2I电池要用到石墨烯，难以想象它能够将成本降到锂电池的一半以内。
对此，Saturnose在采访中表示：“我们已经了从报废的锂离子电池中回收石墨，并将回收的材料重新用于下一代铝离子电池的正极。”
所以究竟Ea2I有没有用上石墨烯呢？回收来的石墨可不会自己变成石墨烯。
再者还有电解质的问题，Saturnose所宣传的性能参数都是基于固态电解质条件下的，但是目前铝电池连电解液还没搞清楚呢。
铝离子电池，有戏？
（1）铝金属储量丰富且价格低廉。
（2）铝离子呈三价存在，比许多其他金属具有更高的能量存储能力。当电池充电时，每个离子可以交换三个电子，而锂离子只有一个电子。
（3）铝金属提供了与锂金属相当的质量容量(2980mAh/g)，甚至是除Be以外的金属中最高约为金属锂四倍的体积容量(8046mAh/cm3)。
（4）锂电池无法直接应用不够稳定的锂金属作为负极，必须使用石墨或者硅来承载；铝金属可以直接作为负极。
（5）目前研究路线中，铝电池的正极也不需要钴、镍，以及价格昂贵的稀土材料，成本具有优势。
电池用不同金属阳极的理论性能指标（来源：李金杰/高性能铝离子电池电极材料的研究）
铝离子电池由于其独特的多电子转移反应和较高的理论比容量，目前受到了越来越多的关注和研究。常见体系如下图。
铝离子电池化学体系（来源：高靖宇等/多价离子电池的研究现状与展望）
其中，高性能正极材料的探索对于铝离子电池的发展最为重要。成本低廉的碳材料作为最受关注的铝离子电池正极材料，在未来依旧可以通过杂原子掺杂、增大材料本身的比表面积以及修饰材料的缺陷活性位点来提高其循环稳定性和比容量；其次过渡金属化合物在循环过程中存在的最大问题就是稳定性太差，将其与导电性较好的碳基材料复合目前已成为较为有效的改性手段来提高过渡金属基正极材料的循环性能和倍率性能。
此外，常用的电解液基本为成本较高，水和空气都较为敏感的室温熔盐离子液体，未来仍需要设计制备较为安全稳定的电解液来实现铝在电极材料中可逆的沉积和溶解，而且在保证不会腐蚀集流体、电池壳等的情况下还可以快速溶解掉金属铝表面的致密氧化铝薄膜，从而提高铝离子电池的电化学性能。
商业化才是王道
虽然目前关于铝离子电池的研究很多，三哥也将二级跳展示的出神入化，但能够成功商业化，才是最终决定这项技术到底行还是不行的重要因素。
一个成熟的产业，从PPT到小试、中试、产品化、产业化，每一个环节都是马克思说的“惊险的一跃 ”。任何一个科技成果的重大突破，都是产业积累和科技创新到了足够地步，瓜熟蒂落、水到渠成的过程。世界上从来就没有无源之水、无根之木。
锂电池才刚刚到成熟期，离衰退还很远，说被替代有点早了。虽然不知道未来一定会怎么样，但至少随着双碳的推进，以及新能车未来渗透率不断提升的背景下，行业高景气度会不断提升，未来的确定性还是比较高的。
至于“来势汹汹”的铝电池，实际表现究竟如何，就等三哥的好消息吧。
参考来源：
格隆汇、踢车帮、财联社
1、尉海军等.铝离子电池研究进展
2、高靖宇等.多价离子电池的研究现状与展望
3、李金杰.高性能铝离子电池电极材料的研究
4、期刊《有色冶金节能》.浙大研发超级电池“铝-石墨烯电池”
（中国粉体网编辑整理/长安）
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